高中化学必修一铁及其化合物

高中化学必修一铁及其化合物

要点一：单质铁的物理及化学性质

1、铁单质的物理性质

铁具有金属的通性,具有被 吸引的特性，一般铁粉为黑色，铁块为银白色。 2、化学性质

3、注意事项

（1）铁与弱氧化剂(如S 、I 2、H +、Fe 3+、Cu 2+)等反应所得产物为Fe 2+,铁元素的价态为+2价。

（2）铁与强氧化剂(如Cl 2、Br 2、浓H 2SO 4、硝酸等)反应所得产物为Fe 3+,铁元素的价态为+3价。

①在氯气中燃烧，只生成氯化铁；与稀硝酸反应时则先产生＋3价铁，若铁过量时则＋3价铁再变为＋2价铁；②铁在常温下遇到冷的浓硫酸、浓硝酸时发生钝化，属于化学反应。

（3）铁在纯氧中燃烧以及在高温下与H 2O(g)反应得到的产物为Fe 3O 4,铁元素的价态为+2、+3价。

（4）铁不能与冷、热水反应，但能与水蒸气反应，与水蒸汽反应的产物也是Fe 3O 4。

典型例题

1、某稀溶液中含有4mol KNO 3和2.5mol H 2SO 4，向其中加入1.5mol Fe ，充分反应（已知NO 3﹣被还原为NO ）．下列说确的是（ ） A ．反应后生成NO 的体积为28 L B ．所得溶液中c （Fe 2+）：c （Fe 3+）=1：1

C．所得溶液中c（NO

3

﹣）=2.75 mol/L

D．所得溶液中的溶质只有FeSO

4

解：溶液中氢离子总物质的量为：n（H+）=2.5mol×2=5mol，n（NO

3

﹣）=4mol，铁粉的物质的量为1.5mol，

由3Fe+2NO

3﹣+8H+=3Fe2++2NO↑+4H

2

O，

3 2 8

1.5mol 1mol 4mol，

则1.5molFe完全反应时，硝酸根离子与氢离子均过量，

则发生Fe+NO

3﹣+4H+=Fe3++NO↑+2H

2

O，

若1.5molFe完全反应时，氢离子不足，则两个反应均发生，

Fe+NO

3﹣+4H+=Fe3++NO↑+2H

2

O

x 4x x x

3Fe+2NO

3﹣+8H+=3Fe2++2NO↑+4H

2

O

y y y y

则：x+y=1.5、4x+y=5，

解得：x=0.75mol，y=0.75mol

生成NO的体积为（0.75mol+0.75mol×）×22.4L/mol=28L，

A．根据分析可知，反应后生成标况下28LNO，不是标况下，NO气体不一定为28L，故A错误；

B．反应后生成铁离子为0.75mol，亚铁离子为0.75mol，c（Fe2+）：c（Fe3+）=n（Fe2+）：n（Fe3+）=1：1，故B正确；

C．反应消耗硝酸根离子等于生成NO的量=0.75mol+0.75mol×=1.25mol，缺少溶液体积，无法计算溶液中硝酸根离子浓度，故C错误；

D．反应后中含有硫酸铁和硫酸亚铁，故D错误；故选B．

变式训练

1、向500mL 2mol/L 的CuSO

4

溶液中插入一块铁片，反应片刻后取出铁片，经洗涤、烘干，称其质量比原来增重2.0g．下列说法错误的是（设反应后溶液的体积不变）（）A．则此过程中参加反应的铁的质量是14g

B．析出铜物质的量是0.25mol

C．反应后溶液中溶质物质的量浓度：c（CuSO

4

）=1.5mol/L

D．反应后溶液中溶质物质的量浓度：c（FeSO

4

）=1.5mol/L

2、将15g两种金属的混合物投入足量的盐酸中，反应完全后得到11.2L H

2

（标准状况），该混合物的组成可能是（）

A．钠和铁B．镁和铜C．铝和镁D．锌和铁

要点二：铁的氧化物

化学式FeO Fe

2O

3

Fe

3

O

4

俗名——铁红磁性氧化铁颜色状态黑色粉末红棕色粉末黑色晶体（有磁性）溶解性难溶于水难溶于水难溶于水铁的化合价+2 +3 +2，+3

稳定性不稳定稳定稳定

与H+反应的离子

方程式

共性高温时，都能被C、CO、H

2

、Al等还原剂还原，生成单质铁

要点三：铁的氢氧化物

1、常见的物理及化学性质

名称氢氧化亚铁氢氧化铁

化学式Fe(OH)

2Fe(OH)

3

分类碱碱

性质

色态白色固体红褐色固体

水溶性不溶于水不溶于水

与酸反应Fe(OH)

2

+2H+＝Fe2++ 2H2O Fe(OH)3+3H+＝Fe3++3H2O 还原性

稳定性

4Fe(OH)

2

+ O

2

+ 2H

2

O ＝4Fe(OH)

3

2Fe(OH)

3

Fe

2

O

3

＋3H

2

O（受热分解）

制法

原理Fe2++2OH-＝Fe(OH)2↓Fe3++3OH-＝Fe(OH)3↓

现象白色絮状沉淀红褐色沉淀

二者的关系在空气中，Fe（OH）

2

能迅速地被氧化成Fe（OH）

3

，现象是白色絮状沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色，反应方程

式为：

4Fe（OH）

2

+O

2

+2H

2

O====4Fe（OH）

3

（2）Fe（OH）

2

的制备

Fe(OH)

2易被空气中的氧气氧化，生成Fe(OH)

3

，所以在制备Fe(OH)

2

时：

①要确保Fe2＋溶液中无Fe3＋，故需加Fe粉，把Fe3＋转化为Fe2＋。

②要尽量减少与O

2的接触，故采取加热的方法赶走所需溶液中溶解的O

2

，冷却后再反

应，同时应防止空气中的O

2

再溶于溶液。常用的方法有两种：

典型例题

1、如图，已知有以下物质相互转化

（1）A 转化为B 及气体这步反应中应加入的试剂是（填化学式） ． （2）写出B 的化学式 ，F 的化学式 ． （3）写出由G 转变成H 的化学方程式 ．

（4）写出检验I 溶液中阳离子的离子方程式 ；向I 溶液中加入A 的有关离子反应方程式是 ．

【解答】解：F 与硝酸酸化的硝酸银溶液产生白色沉淀J ，则F 中含有氯离子，J 是AgCl ，所得溶液焰色反应呈紫色，则溶液中含有钾离子，根据元素守恒知，F 为KCl ，白色沉淀G 在空气中转化为红褐色沉淀H ，则G 是Fe （OH ）2，H 是Fe （OH ）3，氢氧化铁和盐酸反应生成氯化铁和水，则I 是FeCl 3；B 和E 发生复分解反应生成KCl 和Fe （OH ）

2

，且氯化铁和A 反应生成B ，则B 为FeCl 2，A 是Fe ，E 为KOH ，由A 与试剂反应生

成B 与气体，则试剂为盐酸、气体为氢气，B 与足量的气体C 反应生成I ，则C 为氯气， （1）通过以上分析知，A 转化为B 及气体这步反应中应加入的试剂是盐酸，故答案为：HCl ；

（2）由上述分析可知，B 的化学式为FeCl 2，F 的化学式KCl ，故答案为：FeCl 2；KCl ； （3）Fe （OH ）2被氧气氧化生成氢氧化铁，反应方程式为4Fe （OH ）2+O 2+2H 2O=4Fe （OH ）3，

故答案为：4Fe （OH ）2+O 2+2H 2O=4Fe （OH ）3；

（3）I 是FeCl 3，铁离子和硫氰化钾溶液反应生成血红色溶液，所以铁离子可以用硫氰化钾溶液检验，反应离子方程式为：Fe 3++3SCN ﹣=Fe （SCN ）3；氯化铁和铁反应生成氯化亚铁，反应离子反应方程式为2Fe 3++Fe=3Fe 2+， 故答案为：Fe 3++3SCN ﹣=Fe （SCN ）3；2Fe 3++Fe=3Fe 2+． 变式训练

1、在40mL 稀硫酸中加入1.6g 氧化铁后溶液仍呈酸性，再加入5g 铁粉后，滴入硫氰化钾溶液，没有红色出现，此时溶液尚残留铁粉1.64g ，原硫酸溶液的物质的量浓度是（ ）

A ．4 mol/L

B ．3.5 mol/L

C ．3 mol/L

D ．2 mol/L

要点四：铁盐及“铁三角”

1、铁盐、亚铁盐

2、记住铁、铜及其化合物的特殊颜色 （1）铁及其化合物常见的颜色

Fe 黑色

Fe2＋(aq) 浅绿色Fe3＋(aq) 棕黄色Fe(OH)

2

白色

Fe(OH)

3

红褐色

FeO和Fe

3O

4

黑色

Fe

2O

3

红棕色

Fe(SCN)

3

血红色

（2）铜及其化合物常见的颜色

Cu 紫红色

CuO 黑色

Cu

2

O 砖红色

Cu（OH）

2

蓝色

Cu2+ 蓝色

3、“铁三角”的转化关系

写出以下反应的离子方程式：

①____________________________________________________________；

②____________________________________________________________；

③____________________________________________________________；

④____________________________________________________________；

⑤Fe+HNO

3

（稀）：

⑥Fe+Fe3+：

4、Fe2+、Fe3+的鉴别

鉴别方法Fe2+Fe3+

观察法浅绿色黄色

加碱

（NaOH）法

①现象：白色沉淀???→

迅速灰绿色???→

最终

红褐色沉淀

②反应：Fe2++2OH－＝Fe(OH)

2

↓（白色）

4Fe(OH)

2

+O

2

+2H

2

O＝4Fe(OH)

3

（红褐色）

①现象：红褐色沉淀

②反应：Fe3++3OH－＝Fe(OH)

3

↓（红

褐色）

加盐

（SCN－）法

①现象：加入KSCN溶液无明显现象，再滴

入氯水变成红色溶液

②反应：2Fe2++Cl

2

＝2Fe3++2Cl－

Fe3++3SCN－＝Fe(SCN)

3

（红色）

①现象：加入KSCN溶液，溶液变为

红色

②反应：Fe3++3SCN－＝Fe(SCN)

3

（红

色）典型例题

1、某稀溶液中含有Fe（NO

3

）

3

、Cu（NO

3

）

2

、HNO

3

，向其中逐渐加入铁粉，溶液

中Fe2+的浓度与加入铁粉的物质的量之间的关系如图所示．则溶液中Fe（NO

3

）

3

、Cu

（NO

3

）

2

、HNO

3

物质的量浓度之比为（）

A．1：1：1 B．1：3：1 C．2：1：4 D．1：1：4

解：稀溶液中各物质的氧化性顺序为HNO

3

＞Fe （NO

3

）

3

＞Cu （NO

3

）

2

，加入铁后会依次发生氧化还原反应，

①Fe+4HNO

3

=Fe（NO

3

）

3

+NO↑+2H

2

O；②Fe+2Fe3+=3Fe2+；③Fe+Cu2+=Cu+Fe2+；

从图象中可知铁为1mol时，无Fe2+生成，发生的反应是①消耗硝酸为4mol，生成

Fe3+1mol；

再加入1mol铁发生反应②生成Fe2+物质的量为3mol，反应的Fe3+物质的量为2mol，

其中原溶液中的Fe3+物质的量1mol；

再加入1mol铁发生反应③，此时又生成Fe2+物质的量为1mol，说明原溶液中Cu2+物质

的量为1mol；

综上所述可知原溶液中Fe （NO

3

）

3

为1mol，Cu （NO

3

）

2

物质的量为1mol，HNO

3物质的量为4mol，物质的量浓度之比为1：1：4；

故选：D。

2、用FeCl

3

溶液腐蚀印刷电路板上的铜，所得的溶液中加入铁粉．对加入铁粉充分反应后的溶液分析合理的是（）

A．若无固体剩余，则溶液中一定有Fe3+

B．若有固体存在，则溶液中一定有Fe2+

C．若溶液中有Cu2+，则一定没有固体析出

D．若溶液中有Fe2+，则一定有Cu析出

【解答】解：A．无固体剩余，说明铜全部以铜离子形式存在，加入的铁完全反应，溶液中一定含有Fe2+，可能含有Fe3+，故A错误；

B．若有固体存在，固体中一定有铜，可能有铁，溶液中一定有含有Fe2+，故B正确；C．若溶液中有Cu2+，加入的铁量不足，可能只与Fe3+反应，也可能与Fe3+反应，剩余部分与Cu2+反应生成铜，所以可能有固体析出，故C错误；

D．当加入的铁较少时，只发生Fe+2Fe3+=3Fe2+时，不会有铜析出，故D错误；

故选：B。

变式训练

1、向一定量的Fe、FeO和Fe

2O

3

的混合物中加入120mL 4mol/L的稀硝酸，恰好使混

合物完全溶解，放出1.344LNO（标准状况），往所得溶液中加入KSCN溶液，无红色出现．若用足量的CO在加热下还原相同质量的混合物，最终得到铁的物质的量为（）A．0.21mol B．0.24mol C．0.16mol D．0.14mol

2、已知2Fe+3Br

2=2FeBr

3

、2Fe3++2I﹣=2Fe2++I

2

．现将Fe（NO

3

）

2

溶液分别滴入到

①H

2SO

4

②HNO

3

③溴水④碘水等溶液中，其中能使Fe2+变成Fe3+的是（）

A．①②③④B．只有②③ C．②③④D．①②③